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未培養ルーメン微生物による非食用バイオマスの分解機構の解明とメタン発酵の高効率化

阐明未培养的瘤胃微生物分解非食用生物质的机制和高效的甲烷发酵

基本信息

批准号：
21H04749
负责人：
中井裕
金额：
$ 26.87万
依托单位：
Niigata Agro-Food University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

食肉処理場から採取したルーメン液に対して酵素の発現と微生物群集の遷移を観察した結果、ルーメン液中にはリグノセルロース（LC）分解酵素産生種またはその近縁種の微生物が存在して、LC分解酵素を産生していることが示されたが、どの微生物がどのような酵素を産生しているのかという紐付けはできていない。LC分解酵素を産生する微生物の種の確定は、我々が開発したルーメンハイブリット型メタン発酵をシステムとして確立させるためにも必要不可欠である。本研究では、シングルセルゲノム解析技術をもちいて、分離培養に依存しないLC分解微生物種の同定と関連酵素遺伝子の配列決定を目指している。本年度は、シングルセルゲノム解析にかけるLC分解微生物の割合を増やすために、LC分解微生物の選択的培養系の構築に着手した。LC分解能を保持した濃縮ルーメンの作製については、以前に我々が報告した凝結凝集法に新たに数工程を追加することで、減容化率90%以上の濃縮物を得ることに成功した。このルーメン濃縮物内の細菌叢を明らかにするためにPacBioシーケンス解析を実施し、ほぼ1500塩基長の16SrRNA遺伝子を決定した。Firmicutes門が62%と半数以上を占め、続いてBacteroidetes門が18%、Proteobacteria門が11%であった。このうちBacteroidetes門内の40%以上が、キシラン分解能を有するとされているPrevotella属が占めていた。Japan BrackおよびHolstein Friesian生体のルーメン液中の微生物叢解析を実施した先行研究（Takizawa et al., 2021）の報告と比較すると、ルーメン濃縮物ではFirmicutes門が占める割合が大きいことが目立った相違であった。

Carnivorous processing field: detection of enzyme production and migration of microbial populations; and detection of enzyme production and migration of microbial populations. It is necessary to identify the species of microorganisms that produce LC decomposing enzymes and to establish the development of LC decomposing enzymes. In this study, we aimed to establish a new method for the identification of microbial species and the alignment of related enzymes. This year, we started to construct a culture system for LC decomposing microorganisms in order to improve the efficiency of LC decomposing microorganisms. LC decomposition can be maintained in the concentration process, the previous report was added, and the concentrate with a volume reduction rate of more than 90% was successfully obtained. The bacterial flora in the concentrate was determined by the analysis of 1500 bp 16S rRNA gene. Firmicutes accounted for 62% or more, Bacteroidetes for 18%, Proteobacteria for 11%. More than 40% of the bacteria in the family can be decomposed. A preliminary study on the analysis of microflora in Japanese Brack and Holstein Frisian organisms (Takizawa et al., 2021), the report compares the contents of the concentrate with those of the Firmicutes.